Mikä on hapettumaton happo?

Happo-emäsreaktiot ja hapetus-pelkistysreaktiot ovat kaksi yleistä ja hyvin erilaista kemiallisten reaktioiden luokkaa. Vaikka happo-emäsreaktiot sisältävät ioninvaihtoa happaman lajin ja emäksisen lajin välillä ilman, että minkään mukana olevan atomin hapetusasteissa tapahtuu muutoksia, hapetus-pelkistysreaktioihin liittyy elektronien vaihto, joka vaikuttaa hapetustiloihin.

Tämän perustavanlaatuisen eron lisäksi happo-emäs- ja hapetus-pelkistysreaktioihin liittyy myös erilaisia ​​kemiallisia reagensseja. Happo-emäksiset vaativat happojen ja emästen väliintuloa, kun taas hapettumista pelkistävät hapettavat ja pelkistävät aineet. Jotkut kemialliset yhdisteet voivat osallistua molempiin kemiallisiin reaktioihin , kun taas toinen yhdisteryhmä voi osallistua vain toiseen kahdesta. Ei-hapettavat hapot ovat esimerkki kemikaaleista, jotka kuuluvat tähän toiseen ryhmään.

Ymmärtääksemme, mitä tarkoittaa, että aine on ei-hapettava happo, meidän on ensin ymmärrettävä, mikä on happo ja mikä on hapetin.

Mikä on happo?

Hapoista ja emäksistä on olemassa useita erilaisia ​​käsitteitä. Arrheniuksen happo-emäs-teorian näkökulmasta happo on aine, joka pystyy ionisoitumaan vesiliuoksessa vapauttaen liuokseen H ⁺ -ioneja (protoneja). Brønstedin ja Lowryn teorian näkökulmasta hapot ovat aineita, jotka kykenevät luovuttamaan protonin emäkselle; kun taas Lewisin teoria määrittelee hapot elektronipuutteellisiksi kemiallisiksi lajeiksi, jotka kykenevät vastaanottamaan elektroniparin datiivisessa kovalenttisessa sidoksessa.

Kaikista määritelmistä Lewisin määritelmä on laajin ja se kattaa kaikki aineet, jotka tunnemme happoina . Käsite tarkoittaa, että aineen toimiakseen happona sen on reagoitava toisen emäksenä toimivan aineen kanssa.

Mikä on hapettava aine?

Hapettavat aineet ovat aineita, jotka pystyvät poistamaan yhden tai useamman elektronin toisesta kemiallisesta aineesta. Prosessin aikana hapettava aine pelkistyy, kun taas toinen aine (kutsutaan pelkistimeksi) hapetetaan. Toisin sanoen hapettimet ovat aineita, jotka pystyvät hapettamaan muita aineita, ja tästä ominaisuudesta ne ovat saaneet nimensä.

Hyvän hapettimen pääominaisuus on, että sillä on korkea pelkistyspotentiaali. Tämä osoittaa, että niillä on voimakas taipumus pelkistää, mikä puolestaan ​​tarkoittaa, että niillä on suuri kyky hapettaa muita lajeja.

Mikä on hapettumaton happo?

Edellisten käsitteiden perusteella voimme muodostaa yleisen määritelmän sille, mikä ei-hapettava happo on . Tässä mielessä voidaan sanoa, että ei-hapettava happo on mikä tahansa kemiallinen aine, joka pystyy luovuttamaan protonin toiselle tai joka pystyy vastaanottamaan elektroniparin datiivisen kovalenttisen sidoksen muodossa, mutta jolla ei ole taipumusta pelkistää. tai hapettuu muihin kemiallisiin lajeihin . Toisin sanoen ei-hapettava happo on happo, jolla on suhteellisen pieni pelkistyspotentiaali.

Tämän määritelmän kanssa on oltava varovainen, koska se voi olla harhaanjohtava. Kaikki Arrhenius- tai Brønsted- ja Lowry-hapot tuottavat protoneja tai H ^{+ -ioneja}ja nämä voidaan pelkistää molekyylivetyksi toimien siten hapettimina. Tästä näkökulmasta katsottuna voitaisiin sitten sanoa, että kaikki Arrhenius- tai Brønsted- ja Lowry-hapot ovat hapettavia happoja. Näin ei kuitenkaan pidetä. Sekaannusten välttämiseksi hapettavien happojen katsotaan olevan sellaisia, jotka liuoksessa tuottavat joitain lajeja, joiden pelkistyspotentiaali on suurempi kuin vedyn. Koska pelkistyspotentiaalit mitataan tavallisella vetyelektrodilla, jolle on määritelty arvo nolla, hapettimen käsite tulkitaan uudelleen aineeksi, jolla on positiivinen pelkistyspotentiaali.

Voimme siis määritellä hapettamattomaksi hapoksi minkä tahansa kemiallisen aineen, joka pystyy luovuttamaan protonin toiselle tai vastaanottamaan elektroniparin datiivisen kovalenttisen sidoksen muodossa, ja joka ei synnytä yhtään lajia, jolla on positiivinen tai negatiivinen pelkistyspotentiaali suurempi kuin vedyn .

Ei-hapettavien happojen ominaisuudet

Ei-hapettavilla hapoilla on happojen yleiset ominaisuudet ja eräät muut, jotka tekevät niistä hapettamattomia. Nämä ominaisuudet ovat:

• Ne ovat happaman makuisia aineita.
• Ne ovat yleensä veteen liukenevia.
• Ne tuottavat vesiliuoksia, joiden pH on hapan (alle 7).
• Ne voivat olla sekä vahvoja että heikkoja happoja.
• Niillä ei ole taipumusta poimia elektroneja tai kutistua.
• Ne eivät tuota ioneja, joiden pelkistyspotentiaali on suurempi tai yhtä suuri kuin nolla.
• Niitä ei helposti vähennetä.
• Ne voivat olla syövyttäviä ja ärsyttäviä iholle ja muille orgaanisille kudoksille.
• Ne voivat reagoida aktiivisten metallien kanssa muodostaen kaasumaista vetyä.

Miksi jotkut hapot hapettavat ja toiset eivät?

Syy siihen, että on hapettavia happoja ja ei-hapettavia happoja, on yksinkertaisesti se, että happamuus ja pelkistyspotentiaali eivät välttämättä liity toisiinsa. Happamuus on hapon stabiilisuuden funktio suhteessa sen konjugaattiemäksen stabiilisuuteen. Aineilla, jotka ovat erittäin happamia, on joko erittäin epästabiileja rakenteita, jotka stabiloituvat muuttuessaan konjugaattiemäkseksi, tai ne muodostavat konjugaattiemäksiä, jotka ovat erityisen stabiileja; tai molemmat voivat esiintyä samanaikaisesti.

Sen sijaan aineen kyky käyttäytyä hapettavana aineena riippuu pelkistyspotentiaalista ja pelkistetyn lajin stabiilisuudesta, joka eroaa konjugaattiemäksestä.

Kaksi kuvaavaa esimerkkiä erosta hapettavien ja ei-hapettavien happojen välillä

Monet mineraalihapot ovat vahvoja happoja ja samalla hyviä hapettimia. Tyypillinen esimerkki on typpihappo (HNO ₃ ), joka vedessä dissosioituessaan tuottaa nitraatti-ioneja (NO ₃ ^– ), jotka voidaan helposti pelkistää typpimonoksidiksi (NO). Nitraatti on hyvä hapetin, sillä sen positiivinen pelkistyspotentiaali on +1,10 V, mikä on suhteellisen korkea.

Syy siihen, että nitraatti on hyvä hapetin, johtuu siitä, että tämän ionin kaikissa stabiileissa resonanssirakenteissa keskeisellä typpiatomilla on positiivinen muodollinen varaus huolimatta siitä, että typpi on erittäin elektronegatiivinen alkuaine. Tämän vuoksi typellä on voimakas taipumus poimia elektroneja ja pelkistää.

Tämä on toisin kuin kloorivetyhappo (HCl), joka on myös vahva mineraalihappo , mutta ei hapettava aine. Kloorivetyhapon konjugaattiemäksellä eli kloridi-ionilla (Cl ^– ) on täysi oktetti ja myös negatiivinen varaus erittäin elektronegatiivisessa atomissa, mikä on ihanteellinen tilanne. Itse asiassa klooria ei voida pelkistää kloridi-ionin yli, joten HCl:n on mahdotonta toimia hapettavana aineena (ellei H+ ole hapetin, ^mutta kuten aiemmin näimme, H+ ei lasketa).

Esimerkkejä hapettamattomista hapoista

Ei-hapettavia happoja on monia. Useimmat orgaaniset hapot ovat ei-hapettavia, kun taas kaikki vetyhapot ovat myös ei-hapettavia. Alla on luettelo 13 laboratoriossa yleisesti käytetystä ei-hapettavasta haposta.

Viitteet

CAMEO Chemicals. (n.d.). Hapot, Vahvat Ei-hapettava . CAMEO. https://cameochemicals.noaa.gov/react/1

Chang, R. (2008). Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences (3. painos). MCGRAW HILLIN KOULUTUS.

M Olmo, RN (nd). Hapettumis-pelkistyspotentiaalit . Hyperfysiikka. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Chemical/redoxp.html

New Jersey Institute of Technology. (n.d.). Hapot (ei-hapettavat) . NJIT.EDU. https://www.njit.edu/environmentalsafety/sites/njit.edu.environmentalsafety/files/Acids_%28Non-Oxidizing%292-fillable-logoFix_0.pdf

Happo-emäs-reaktio | Selkeä määritelmä . (2016, 11. toukokuuta). i-sciences.com. https://www.i-ciencias.com/pregunta/46889/definicion-clara-de-un-quotacido-no-oxidantequot

Merkityksiä (2015, 30. tammikuuta). Hapettimen merkitys . Merkityksiä. https://www.meanings.com/oxidant/

Arrheniuksen happojen ja emästen teoria . (2015, 21. toukokuuta). Chemicals.Net. https://www.quimicas.net/2015/05/arrhenius-theory-of-acids-y-bases.html